Biologische Maschinen

Forscher bauen aus Froschzellen „lebende“ Roboter

(Bild: University of Vermont)

Aus Stammzellen von Fröschen haben US-Forscher „lebende“ Miniroboter entwickelt. Die mithilfe von Supercomputern entwickelten, weniger als ein Millimeter großen Zellgebilde, die sie „Xenobots“ tauften, sind in der Lage, sich selbständig zu bewegen und auch kleine Lasten zu transportieren. Die biologischen Mini-Maschinen hätten großes Potenzial für Umweltschutz und Medizin, sind die Wissenschaftler überzeugt.

Forscher der University of Vermont (UVM) in Burlington haben an einem Supercomputer mittels Zufallsprinzip Anordnungen von wenigen Hundert Zellen entworfen und deren Beweglichkeit in einer virtuellen Umgebung getestet. Die vielversprechendsten Entwürfe wurden dann im Labor umgesetzt. Stammzellen, die sie aus Embryonen des Afrikanischen Krallenfrosches gewannen, ließen sie zu Vorläufern von Herzmuskel- bzw. Hautzellen ausreifen.

Die Entwürfe des Supercomputers (links) wurden im Labor zu Strukturen aus Stammzellen (rechts) zusammengebaut.

(Bild: University of Vermont/Sam Kriegman)

Lebewesen mit speziellen Eigenschaften
Die solcherart gewonnenen Zellen bauten die UVM-Wissenschaftler dann entsprechend der Entwürfe und mithilfe von mikrochirurgischen Methoden zusammen. So gelang es ihnen, Lebewesen mit speziellen Eigenschaften zu kreieren. Etwa Xenobots, die in der Mitte ein Loch hatten, oder solche, die mit zwei kleinen Beinchen ausgestattet waren. Eines haben alle Mini-Lebewesen gemeinsam: Sie können sich selbst heilen und zersetzen sich nach Erledigung ihrer Aufgaben.

„Vollständig biologische Maschinen“
„Zusammengefügt zu Körperformen, die in der Natur noch nie beobachtet wurden, begannen die Zellen ihre Zusammenarbeit“, berichten die UVM-Forscher. In einer wässrigen Lösung bewegten sich die winzigen Zellgebilde selbstständig fort, einige von ihnen waren sogar in der Lage winzige Objekte zu transportieren. „Wir haben vollständig biologische Maschinen entwickelt“, sagte Joshua Bongard von der University of Vermont. „Es handelt sich weder um traditionelle Roboter noch um eine Spezies, sondern um programmierbare Organismen.“

Die Forscher sehen in den Xenobots großes Potenzial: Mit ihnen könne man etwa Medikamente punktgenau an spezifische Stellen im Körper transportiert, so die Idee. Bis dahin sei es zwar noch ein weiter Weg, doch die von ihnen programmierten Organismen würden die grundsätzliche Machbarkeit solcher Technologien unter Beweis stellen, zeigen sie sich zuversichtlich.